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【摘 要】 管涌是基坑各种险情中最为普遍的情况，也是最容易忽视又最容易造成基坑坍塌的情况，研究其形成机理，探讨其探测方法和防治措施，对提高基坑抢险决策和运行管理技术水平，具有重要的现实意义和重大的社会效益和经济效益。本文通过对某基坑在施工底板前出现管涌的工程实例，分析该管涌是由于勘探孔未正确封孔造成的。结合以往施工经验快速的提出了“一降水二堵孔三注浆四施工底板”的施工方法。该方法较快较好的解决了勘探孔未正确封孔造成管涌的施工难题。
【关键词】 基坑；应急处理；注浆；管涌；勘探孔
【中图分类号】 TU721.2 【文献标识码】 A 【文章编号】 1727-5123（2013）05-034-02
管涌又叫翻沙鼓水，是在渗流作用下，尤其是在地下承压水较高的地区进行基坑开挖，土体细颗粒沿骨架颗粒形成的孔隙涌出的现象，孔隙周围多形成隆起的沙环。基坑工程中，管涌的形成和发展，将使土体颗粒大量流失，引起土体坍塌及地面开裂，改变土体应力场及土体强度，影响工程的整体稳定性。另一方面，管涌通道的形成改变了基坑渗流场的水力条件，渗透水流在空间意义上向管涌通道集中，可能使土體渗透在整体上向偏不利方向集中，增加该部位支护结构上的土压力，导致支护结构较大的变形甚至发生破坏[1]。
造成管涌的原因，一般是地基上覆盖有弱透水层，在高水位时，渗透坡降变陡，渗透的流速和压力加大。当渗透坡降大于地基表层弱透水层允许的渗透坡降时，即在边坡坡脚附近发生渗透破坏，或者在被水坡脚以外地面，因挖土、挖坑等，破坏表面覆盖，在较大的水力坡降作用下，渗水冲破土层，将下面地层的粉细砂料带出而发生管涌。管涌不断进行，水土流失也越来越严重，管涌面越来越大，最终导致基坑外得地面沉陷，甚至可能造成围护结构的失效。
1 工程实例
1.1 工程概况。拟建场地为规划用地，拟建场地西面有一条南北向的小河，河宽约9～10m；还有场地南侧有一条东西向小河，河宽约9～11m；除此外场地北面有3个小河塘。进场时部分河塘仍未填平。地形较简单，地势尚平坦，地面黄海标高在1.59～4.62m之间。地貌单元上属于长江下游三角洲冲积平原长江南岸一级阶地[2]。
第①层填土，第②层淤泥质粉质粘土夹粉土，第③-1层粉砂，第③-2层粉细砂，第④层是粉质粘土，⑤粉质粘土，⑥粉质粘土，⑦粉质粘土夹粉砂，⑧粉砂夹粉质粘土，⑨粉质粘土，⑩粉砂。
孔隙潜水最高水位为黄海标高约3.20m，年变化幅度约为1.00m；钻探期间测得上部承压水的静止水位为黄海高程-7.00m左右，变化幅度为1.0～1.50m。
本工程的基坑深度11.0m左右，支护方式为：支护桩为Φ900钻孔灌注桩，挡土结构为上部放坡+土钉墙，下部加筋水泥土桩锚的组合支护结构型式。整个基坑采用Φ650@900三轴深搅桩套接一孔施工形成止水帷幕。坑内布置28口疏干井。
1.2 本工程管涌的原因分析。2013年6月12日发现险情，立即进行了原因分析。最初认为是止水帷幕漏水导致管涌，或者是出土口重车碾压导致止水帷幕有裂缝。但是，该管涌发生位置是在地下室垫层，距离支护桩有80cm左右。基坑监测数据表明，该处的侧向位移和桩锚拉力值几乎没有变化。如果是止水帷幕出问题，该处变形肯定有反应的。因此排除这种情况。
随后比照勘察报告，发现该管涌口位于勘探孔E51处。随后勘察单位也进行了确认。该勘探孔钻深35m，根据勘察报告中的表述：钻探期间测得上部承压水的静止水位为黄海高程-7.00m左右，变化幅度为1.0～1.50m。根据《湖北省河道管理范围内钻探及钻孔封堵管理规定》[3]，应该根据勘探孔的不同成孔方式和不同土层进行粗砂或者粘土泥球封孔。据勘探单位说，勘探孔E51只是用土简单回填，因本工程属于房建工程，不属于水利类，一般不会按照水利工程的规定去做。
施工地属于长江下游三角洲冲积平原长江南岸一级阶地，且近期正逢梅雨季节，雨量充沛，E51勘探孔下的承压水冲破回填土，发生管涌现象，预估涌砂土量10m3，且有白色的贝壳碎片。
2 本工程管涌抢险处理措施及效果评价
2.1 管涌应急处理流程。确定管涌点位置→分析判定管涌产生原因→施工井点降水→快干水泥和水玻璃堵管涌口→底板以下土体高压注浆加固→施工底板
2.2 管涌抢险施工工序。
2.2.1 施工井点降水。
先用钻孔器在垫层上进行钻孔，孔径20cm，围着管涌口一共钻14个，钻好后井内填料插花管，用PVC管连接，用两台真空泵一起降水，最终将水排至市政井内。
2.2.2 快干水泥和水玻璃堵管涌口。经过一天多的降水，出水量仍然很大，管涌口内砂子呈现翻腾状态，每天涌出来的砂土很多。因此决定开始堵管涌口。最初方案开始采用把快干水泥和水玻璃掺和在一起，弄成条状，插进管涌口，但是很快就浮上来了，证明这个方法行不通。
修改后的方案为在管涌口四周围堰，用一个蛇皮袋用钢管撑在管涌口中，迅速倒快干水泥和水玻璃，几分钟后水泥膨胀，管涌口出水量变小，再在管涌口继续加快干水泥，并用一块钢板盖在上面，并用砖头压住。第二天掀开钢板，管涌已经堵住。
2.2.3 底板以下土体注浆加固。经过前两天的工作，管涌现象已经得到控制，现场涌土量超过10m3，鉴于目前气候仍然处在梅雨季节，担心再次发生管涌。同时考虑管涌口下砂土流失严重，形成空洞，会造成房屋沉降。因此决定对管涌口进行高压注浆处理，用水泥浆填充空洞，防止沉降。
2.2.3.1 施工工艺流程。清除管涌口的围堰→注浆机就位→钻孔器钻孔→放置开孔的钢板→插注浆管→砌筑混凝土井圈→用C20混凝土回填井圈→试喷→下注浆管至孔底（15.5m）→注浆开塞→注浆→封闭注浆孔→施工结束
2.2.3.2 施工方法。 2.2.3.2.1 开孔和砌筑井圈，预埋开孔钢板。用钻孔器钻开堵管涌口的水泥块。选用钢板（规格是2×50×50cm），其上留个直径为4cm的洞，方便插入注浆管。在钢板周边砌筑一圈高度为30cm的井圈。
2.2.3.2.2 密封管涌口和下注浆管。经过验收合格的2.54cm 焊管，压浆管长度约为15.5m，在工地加工成压浆管。钻孔完毕后将孔内铁屑清理干净，孔口用橡皮包裹2层，最底部的一根压浆管下端口用4mm厚、直径40～50mm的圆形钢板焊接封闭。注浆管插入后，用C20的混凝土回填井圈。
本工程選用BW150型压浆泵，经过计量校准的量程10MPa压力表。将注浆泵移至孔口，先进行地面试喷以调整喷射压力。为防止水嘴和气嘴堵塞。
2.2.3.2.3 制浆。只在管涌处进行注浆，选用P·O42.5普通硅酸盐水泥，水灰比根据现场试验调配（参考水灰比为0.7），注浆压力一般3.0MPa左右，在制浆过程中应随时测量浆液比重，计算该孔的材料用量。拌制浆液必须连续均匀，搅拌时间不小于30S，一次搅拌使用时间亦控制在4h以内。
2.2.3.2.4 喷射提升。桩端管冲水开塞压力最小5.0MPa，最大6.0MPa。压力随冲水时间的变化缓慢增大，到达一定时间压力达到峰值后急剧下降，此时说明注浆装置成功开塞。从冲水记录来看，成功冲水开塞需要的时间为2～3分钟。成功开塞后开始送入符合要求的高压气体和水泥浆液。注浆压力一般3.0MPa左右。在15m范围高压喷浆。出现返浆，稳压1min后停止注浆。
2.2.4 施工底板。上述工作完成之后，立即开始扎钢筋和浇筑底板。同时加大该处的监测频率。
2.3 效果评价。经过“一降水二堵孔三注浆四施工底板”的施工方法，完全解决了该处的管涌，通过高压注浆，防止了管涌的在此发生的可能，也防止因为管涌口下方土被掏空导致房屋发生沉降。
3 结语
近期，多处发现勘探孔封孔不当引起的管涌，大量涌出的砂土对工程安全和质量带来很大的隐患。尽管勘探孔的封孔在水利工程上要求严格，在普通房建项目没有引起足够重视。目前城市发展与土地资源紧张的矛盾是持续城市化面临的最大挑战之一，出路在于节约城市土地资源，开发利用空中和地下空间，城市向三维空间发展[4]。针对深基坑勘探孔的封孔技术，本文的“一降水二堵孔三注浆四施工底板”的施工方法具有一定的可行性，尤其是在沿江沿河地区引起重视。
参考文献
1 李守德等.基坑开挖工程管涌发生过程的模拟[J].工程勘察，2003，2
2 常州市基础工程公司.岩土工程详细勘察报告[S].报告编号：2012-03-15
3 湖北省江河堤防钻探及钻孔封堵技术暂行规定[R].2013-3-28
4 刘宗礼等.基坑工程[M].哈尔滨：哈尔滨工业大学出版社，2008
【关键词】 基坑；应急处理；注浆；管涌；勘探孔
【中图分类号】 TU721.2 【文献标识码】 A 【文章编号】 1727-5123（2013）05-034-02
管涌又叫翻沙鼓水，是在渗流作用下，尤其是在地下承压水较高的地区进行基坑开挖，土体细颗粒沿骨架颗粒形成的孔隙涌出的现象，孔隙周围多形成隆起的沙环。基坑工程中，管涌的形成和发展，将使土体颗粒大量流失，引起土体坍塌及地面开裂，改变土体应力场及土体强度，影响工程的整体稳定性。另一方面，管涌通道的形成改变了基坑渗流场的水力条件，渗透水流在空间意义上向管涌通道集中，可能使土體渗透在整体上向偏不利方向集中，增加该部位支护结构上的土压力，导致支护结构较大的变形甚至发生破坏[1]。
造成管涌的原因，一般是地基上覆盖有弱透水层，在高水位时，渗透坡降变陡，渗透的流速和压力加大。当渗透坡降大于地基表层弱透水层允许的渗透坡降时，即在边坡坡脚附近发生渗透破坏，或者在被水坡脚以外地面，因挖土、挖坑等，破坏表面覆盖，在较大的水力坡降作用下，渗水冲破土层，将下面地层的粉细砂料带出而发生管涌。管涌不断进行，水土流失也越来越严重，管涌面越来越大，最终导致基坑外得地面沉陷，甚至可能造成围护结构的失效。
1 工程实例
1.1 工程概况。拟建场地为规划用地，拟建场地西面有一条南北向的小河，河宽约9～10m；还有场地南侧有一条东西向小河，河宽约9～11m；除此外场地北面有3个小河塘。进场时部分河塘仍未填平。地形较简单，地势尚平坦，地面黄海标高在1.59～4.62m之间。地貌单元上属于长江下游三角洲冲积平原长江南岸一级阶地[2]。
第①层填土，第②层淤泥质粉质粘土夹粉土，第③-1层粉砂，第③-2层粉细砂，第④层是粉质粘土，⑤粉质粘土，⑥粉质粘土，⑦粉质粘土夹粉砂，⑧粉砂夹粉质粘土，⑨粉质粘土，⑩粉砂。
孔隙潜水最高水位为黄海标高约3.20m，年变化幅度约为1.00m；钻探期间测得上部承压水的静止水位为黄海高程-7.00m左右，变化幅度为1.0～1.50m。
本工程的基坑深度11.0m左右，支护方式为：支护桩为Φ900钻孔灌注桩，挡土结构为上部放坡+土钉墙，下部加筋水泥土桩锚的组合支护结构型式。整个基坑采用Φ650@900三轴深搅桩套接一孔施工形成止水帷幕。坑内布置28口疏干井。
1.2 本工程管涌的原因分析。2013年6月12日发现险情，立即进行了原因分析。最初认为是止水帷幕漏水导致管涌，或者是出土口重车碾压导致止水帷幕有裂缝。但是，该管涌发生位置是在地下室垫层，距离支护桩有80cm左右。基坑监测数据表明，该处的侧向位移和桩锚拉力值几乎没有变化。如果是止水帷幕出问题，该处变形肯定有反应的。因此排除这种情况。
随后比照勘察报告，发现该管涌口位于勘探孔E51处。随后勘察单位也进行了确认。该勘探孔钻深35m，根据勘察报告中的表述：钻探期间测得上部承压水的静止水位为黄海高程-7.00m左右，变化幅度为1.0～1.50m。根据《湖北省河道管理范围内钻探及钻孔封堵管理规定》[3]，应该根据勘探孔的不同成孔方式和不同土层进行粗砂或者粘土泥球封孔。据勘探单位说，勘探孔E51只是用土简单回填，因本工程属于房建工程，不属于水利类，一般不会按照水利工程的规定去做。
施工地属于长江下游三角洲冲积平原长江南岸一级阶地，且近期正逢梅雨季节，雨量充沛，E51勘探孔下的承压水冲破回填土，发生管涌现象，预估涌砂土量10m3，且有白色的贝壳碎片。
2 本工程管涌抢险处理措施及效果评价
2.1 管涌应急处理流程。确定管涌点位置→分析判定管涌产生原因→施工井点降水→快干水泥和水玻璃堵管涌口→底板以下土体高压注浆加固→施工底板
2.2 管涌抢险施工工序。
2.2.1 施工井点降水。
先用钻孔器在垫层上进行钻孔，孔径20cm，围着管涌口一共钻14个，钻好后井内填料插花管，用PVC管连接，用两台真空泵一起降水，最终将水排至市政井内。
2.2.2 快干水泥和水玻璃堵管涌口。经过一天多的降水，出水量仍然很大，管涌口内砂子呈现翻腾状态，每天涌出来的砂土很多。因此决定开始堵管涌口。最初方案开始采用把快干水泥和水玻璃掺和在一起，弄成条状，插进管涌口，但是很快就浮上来了，证明这个方法行不通。
修改后的方案为在管涌口四周围堰，用一个蛇皮袋用钢管撑在管涌口中，迅速倒快干水泥和水玻璃，几分钟后水泥膨胀，管涌口出水量变小，再在管涌口继续加快干水泥，并用一块钢板盖在上面，并用砖头压住。第二天掀开钢板，管涌已经堵住。
2.2.3 底板以下土体注浆加固。经过前两天的工作，管涌现象已经得到控制，现场涌土量超过10m3，鉴于目前气候仍然处在梅雨季节，担心再次发生管涌。同时考虑管涌口下砂土流失严重，形成空洞，会造成房屋沉降。因此决定对管涌口进行高压注浆处理，用水泥浆填充空洞，防止沉降。
2.2.3.1 施工工艺流程。清除管涌口的围堰→注浆机就位→钻孔器钻孔→放置开孔的钢板→插注浆管→砌筑混凝土井圈→用C20混凝土回填井圈→试喷→下注浆管至孔底（15.5m）→注浆开塞→注浆→封闭注浆孔→施工结束
2.2.3.2 施工方法。 2.2.3.2.1 开孔和砌筑井圈，预埋开孔钢板。用钻孔器钻开堵管涌口的水泥块。选用钢板（规格是2×50×50cm），其上留个直径为4cm的洞，方便插入注浆管。在钢板周边砌筑一圈高度为30cm的井圈。
2.2.3.2.2 密封管涌口和下注浆管。经过验收合格的2.54cm 焊管，压浆管长度约为15.5m，在工地加工成压浆管。钻孔完毕后将孔内铁屑清理干净，孔口用橡皮包裹2层，最底部的一根压浆管下端口用4mm厚、直径40～50mm的圆形钢板焊接封闭。注浆管插入后，用C20的混凝土回填井圈。
本工程選用BW150型压浆泵，经过计量校准的量程10MPa压力表。将注浆泵移至孔口，先进行地面试喷以调整喷射压力。为防止水嘴和气嘴堵塞。
2.2.3.2.3 制浆。只在管涌处进行注浆，选用P·O42.5普通硅酸盐水泥，水灰比根据现场试验调配（参考水灰比为0.7），注浆压力一般3.0MPa左右，在制浆过程中应随时测量浆液比重，计算该孔的材料用量。拌制浆液必须连续均匀，搅拌时间不小于30S，一次搅拌使用时间亦控制在4h以内。
2.2.3.2.4 喷射提升。桩端管冲水开塞压力最小5.0MPa，最大6.0MPa。压力随冲水时间的变化缓慢增大，到达一定时间压力达到峰值后急剧下降，此时说明注浆装置成功开塞。从冲水记录来看，成功冲水开塞需要的时间为2～3分钟。成功开塞后开始送入符合要求的高压气体和水泥浆液。注浆压力一般3.0MPa左右。在15m范围高压喷浆。出现返浆，稳压1min后停止注浆。
2.2.4 施工底板。上述工作完成之后，立即开始扎钢筋和浇筑底板。同时加大该处的监测频率。
2.3 效果评价。经过“一降水二堵孔三注浆四施工底板”的施工方法，完全解决了该处的管涌，通过高压注浆，防止了管涌的在此发生的可能，也防止因为管涌口下方土被掏空导致房屋发生沉降。
3 结语
近期，多处发现勘探孔封孔不当引起的管涌，大量涌出的砂土对工程安全和质量带来很大的隐患。尽管勘探孔的封孔在水利工程上要求严格，在普通房建项目没有引起足够重视。目前城市发展与土地资源紧张的矛盾是持续城市化面临的最大挑战之一，出路在于节约城市土地资源，开发利用空中和地下空间，城市向三维空间发展[4]。针对深基坑勘探孔的封孔技术，本文的“一降水二堵孔三注浆四施工底板”的施工方法具有一定的可行性，尤其是在沿江沿河地区引起重视。
参考文献
1 李守德等.基坑开挖工程管涌发生过程的模拟[J].工程勘察，2003，2
2 常州市基础工程公司.岩土工程详细勘察报告[S].报告编号：2012-03-15
3 湖北省江河堤防钻探及钻孔封堵技术暂行规定[R].2013-3-28
4 刘宗礼等.基坑工程[M].哈尔滨：哈尔滨工业大学出版社，2008